2型糖尿病與胰腺癌表達譜的相關分析

孫麗巖，李 珺，王 泳

(中國人民武裝警察部隊北京市總隊第二醫院，北京100037)

糖尿病與癌癥都是目前全球性的高發疾病，都有急劇上升趨勢。流行病學研究表明，2型糖尿病患者患癌癥的概率高于正常人［1～4］。統計學研究表明，糖尿病患者發生胰腺癌的比例高于正常健康人。但目前對胰腺癌與糖尿病的因果關系還存在一些爭議。為探討2型糖尿病與胰腺癌之間的關系，我們進行了相關研究。現報告如下。

1 材料與方法

1.1 材料 從基因表達匯編(GEO)數據庫中下載2型糖尿病患者及其對照的基因表達譜數據(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE13760)［5］，以及胰腺癌患者及其對照的基因表達譜數據(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE16515)［6］。其中2型糖尿病患者10例，對照者11例，平臺為affymatrix的HG-U133A_2。胰腺癌患者10例，對照者10例，平臺為Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0。

1.2 方法

1.2.1 分析方法 使用R語言affy包對基因表達譜數據進行標準化，用Limma包篩選2型糖尿病患者與其對照之間的差異基因，以及胰腺癌與其對照之間的差異基因。將差異基因提交到DAVID數據庫(david.abcc.ncifcrf.gov/home.jsp)分析全基因及代謝途徑(KEGG)通路。KEGG數據庫中包含代謝網絡、細胞過程及人類疾病等通路信息。DAVID數據庫提供了很多注釋工具，這些工具可以將一個基因列表富集到特定的通路中。將2型糖尿病及其對照的差異基因提交到DAVID在線網站上，分析這些基因會在哪些KEGG通路上富集。隨后，我們將胰腺癌及其對照的差異基因進行了同樣分析。得到這些通路后，對二者的KEGG通路進行比較。

1.2.2 統計學方法 采用 R語言統計軟件，P≤0.05為有統計學差異。

2 結果

2.1 2型糖尿病的基因表達譜分析 采用R統計學語言，通過Limma進行統計分析。我們共篩選出416個上調基因，348個下調基因(P均＜0.05)。其中，上調基因主要富集到15條通路上(見表1)，下調基因主要富集到10條通路上(見表2)。

2.2 胰腺癌的基因表達譜分析 通過Limma分析，我們共篩選出778個上調基因，129個下調基因(P均＜0.05)。其中，上調基因主要富集到20條通路上(見表3)，下調基因主要富集到15條通路上(見表4)。

2.3 2型糖尿病與胰腺癌通路之間的比較 從表1、3中可以看出，2型糖尿病上調的差異基因所富集到的通路與胰腺癌上調的差異基因所富集到的通路相同的有3條，分別為癌癥通路、軸突導向通路和小細胞肺癌通路。其中2型糖尿病在癌癥通路中共有18個基因，而胰腺癌在該通路中共有37個基因。對這些基因進行比較后發現，在癌癥通路中共有一個基因ENTREZ_GENE_ID:3845。而在軸突導向通路中，2型糖尿病有7個基因，胰腺癌有11個基因，其中Nras(ENTREZ_GENE_ID:4893)和Kras(ENTREZ_GENE_ID:3845)是這兩個疾病共有的。在小細胞肺癌通路中，2型糖尿病有6個基因，胰腺癌有11個基因，它們之間不存在相同的基因。從表2、4中可以看出，2型糖尿病和胰腺癌下調基因所富集到的通路相同的有2條，分別為ECM-受體相互作用和局部粘連通路。其中2型糖尿病在ECM-受體相互作用通路中所富集的基因有7個，胰腺癌有2個。局部粘連通路中2型糖尿病有10個基因，胰腺癌有3個基因。

表1 2型糖尿病中上調的差異基因在DAVID中富集到的通路

表2 2型糖尿病中下調的差異基因在DAVID中富集到的通路

3 討論

研究報道，肝癌、胰腺癌、子宮內膜癌、大腸直腸癌、膀胱癌及乳腺癌與2型糖尿病都有明顯的正相關關系，風險甚至比正常人高兩倍以上。近年來，胰腺癌在我國的發病率呈明顯上升趨勢，而且趨于年輕化。關于胰腺癌的致病因素目前尚無定論，一方面胰腺癌可造成糖代謝異常，引發糖尿病;另一方面糖尿病也可能是胰腺癌的致病因素［7，8］。Slim 等［9］認為胰腺癌可能會產生源自腫瘤的糖尿病物質，使血糖增高，引發糖尿病。2010年Huang等［10］發現，一些生化指標可用于胰腺癌高風險人群的2型糖尿病篩選，用于尚無臨床癥狀的早期胰腺癌早期診斷。

表3 胰腺癌上調的差異基因在DAVID中富集到的通路

表4 胰腺癌下調的差異基因在DAVID中富集到的通路

本文從生物信息學角度，對2型糖尿病和胰腺癌的基因表達譜進行分析。結果顯示，在2型糖尿病上調的差異基因所富集到的通路與胰腺癌上調的差異基因所富集到的通路中，共有一個基因ENTREZ_GENE_ID:3845，該基因為Kras，它涉及到乳腺癌、肺癌、胰腺癌等很多癌癥。而在軸突導向通路中，2型糖尿病有7個基因，胰腺癌有11個基因，其中Nras(ENTREZ_GENE_ID:4893)和Kras(ENTREZ_GENE_ID:3845)是這兩個疾病共有的。Nras是一個非常重要的致癌基因，它與Kras同屬于RAS基因家族。2型糖尿病和胰腺癌相同的下調基因所富集到的通路共有2條，其中2型糖尿病在ECM-受體相互作用通路中所富集的基因有7個，胰腺癌有2個;在局部粘連通路中，2型糖尿病有10個基因，胰腺癌有3個基因。

通過分析，我們發現RAS基因家族在2型糖尿病和胰腺癌中起重要的作用，它的兩個家族成員Kras和Nras在2型糖尿病和胰腺癌的通路中都有出現。因此推斷這兩個基因的過表達可能是導致2型糖尿病和胰腺癌共同發生的一個主要原因。雖然在下調基因中沒發現2型糖尿病和胰腺癌在同一個通路中存在共同基因，但由于這些基因都存在于同一個通路中，所以它們之間是相互影響的。也就是說如果胰腺癌患者該通路發生變化，會導致2型糖尿病發生，反之亦然。綜上所述，我們從理論的角度進一步論證了2型糖尿病和胰腺癌之間有必然的聯系。

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